基于PLC控制的气动射种机构设计

　　随着农业科技的不断发展.气力式播种原理已运用于各种播种机械，由于具有播种速度快、效率高，且不伤种等特点.国内外自上世纪50年代起就开始了对该技术的研究?。但就已有的采用该技术作业的播种机.将近90%以上均采用气吸式播种.而气射式播种技术依旧处于试验研究阶段。刁培松等根据“射水成穴播种原理”提出了气射播种理论?.设计了气动射种机构，但该机构控制复杂，不利于推广。

　　近年来.单片机、PLC等多种控制技术应用到了农业机械领域中.以实现生产的控制化与自动化?。可编程控制器PLC(Programmable logic con.troller)主要是由CPU、电源、存储器和专门设计的输入/输出接口电路等组成.是一种有较好的抗干扰性能、防震性能且操作简单、使用和维护方便、价格低廉的控制器。针对已有气射装置存在的问题，利用PLC控制器来实现对该机构射种过程的控制是一个很好的尝试。

　　1 已有气动射种机构工作原理及存在的问题

　　1.1 工作原理

　　已有气动射种装置结构[31如图1所示.用凸轮轴将气阀凸轮和气门杠杆凸轮同轴连接.为了保证射种装置的协调工作.在播种机地轮上安装一链轮.通过链条把动力传递到凸轮轴并驱动两凸轮转动。此外。在凸轮轴上安装另一链轮把动力传送到排种器上。以保证射种装置的协调工作。当排种阀在杠杆凸轮的作用下被打开时.排种器把适量种子从种箱中排出.并在重力作用下滑落到射种腔内部.随后杠杆凸轮由顶点转动至最低点.排种阀在弹簧的作用下关闭.同时待气阀凸轮转到最高点时，气阀打开，排出气体。在规定压力和流量作用下，把种子射入到土壤预定深度，从而达到气动射种的目的。

　　1.2存在的问题

　　由上述工作原理可知.已有气动射种机构的排种器、气阀凸轮、排种阀杠杆凸轮的动力源均来自于地轮的驱动。因此.要使该机构完成一整套排种入射过程，对于动力源的要求是非常关键的：而播种机地轮的动力传递会因耕地地况的高低不平造成传动动力不稳定.加之地轮的滑移现象.会影响该机构排种与气压射种的传接配合.降低播种机的作业效率：此外.在播种过程中，需要操作人员不断地监控种箱种量及储气罐中剩余气压是否满足气动射种所要求的压力值.费时又费力。

　　2 PLC控制系统设计

　　2.1 系统结构

　　通过对已有气动射种机构的组成部件进行调整和更换.采用PLC可编程控制器实现对播种机作业过程的自动控制。将播种机的气门杠杆凸轮更换为牵引电磁铁.在种箱下部安装了步进电机并与排种器相连接.气阀凸轮更换为二位二通电磁阀：在种箱底部和储气罐出口处分别安装下料位传感器和气压传感器以实现对种箱种量和射种气体压力的控制检测：在排种阀杠杆下部安装一凸轮。通过播种机地轮上链条动力的传递驱动.安装一光电传感器并在凸轮的配合作用下发出信号.实现该机构排种过程与机组前进速度的同步控制。由PLC控制的气动射种机构组成如图2所示。